Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neuer Sternsensor für Satelliten

03.08.2009
Kleine Satelliten sind für Weltraumprojekte interessant - weil ihre Startkosten niedrig liegen. Doch bevor man sie zur Beobachtung der Erde oder für andere Aufgaben einsetzen kann, gibt es noch technische Herausforderungen zu meistern. Daran arbeiten Wissenschaftler der Uni Würzburg.

Satelliten werden mit Trägerraketen in den Weltraum befördert. Je größer und schwerer sie sind, umso teurer ist das Unterfangen: "Bei richtig großen Satelliten, die mehrere Tonnen wiegen, kommen je nach Trägerrakete Startkosten von 50 bis 150 Millionen Euro zusammen", sagt Professor Hakan Kayal vom Lehrstuhl für Technische Informatik der Universität Würzburg.

Dagegen kostet der Start eines Kleinstsatelliten von einem Kilogramm Gewicht nur rund 40.000 Euro. Mit Satelliten dieser Größenordnung haben die Würzburger Informatiker Erfahrung: Das erste Exemplar des Universität Würzburg Experimentalsatelliten UWE wurde 2005 in den Orbit geschossen; UWE-2 soll Anfang September 2009 folgen.

"Besonderen Erfolg verspricht die Strategie, mehrere Kleinstsatelliten als Sensornetzwerke kooperieren zu lassen", erklärt Professor Kayal. Das bedeutet: Die Satelliten können an verschiedenen Stellen im Orbit zeitgleich Messungen durchführen - und zwar so engmaschig, wie es mit nur einem einzigen großen Satelliten gar nicht ginge.

Lage der Satelliten im Raum kontrollieren

Daten über die Erde erheben, Weltraumschrott im Orbit orten oder ferne Galaxien beobachten: All das und mehr ist mit einer Flotte von Kleinstsatelliten denkbar. Für die meisten Anwendungen, etwa für die Erdbeobachtung, ist eine genau definierte Ausrichtung der Satelliten von größter Bedeutung. Denn ohne aktive Lageregelung würde sich ein Satellit im Weltraum unkontrolliert drehen - Schuld daran ist die Schwerelosigkeit.

Sternsensoren werten Sternbilder aus

Wie lässt sich die Lage eines Satelliten im Raum regeln? Dafür sind hochpräzise Sensoren nötig, mit denen der Satellit seine aktuelle Lage bestimmt. So genannte Sternsensoren eignen sich laut Kayal dafür am besten: Sie werten Sternbilder aus, die sie zuvor mit einer Kamera gemacht haben. Erkennen sie eine bestimmte Sternkonstellation, dann können sie mit dieser Information autonom und eindeutig die Ausrichtung des Satelliten ermitteln.

Im nächsten Schritt muss der Satellit in die gewünschte Richtung gedreht werden - etwa durch das Zusammenspiel von kleinen Rädern in seinem Inneren. Wenn eines der Rädchen sich dreht, bewegt sich der Satellit in Schwerelosigkeit in die entgegengesetzte Richtung. "Mit mindestens einem Rad pro Achse kann man den Satelliten in jede beliebige Richtung wenden", sagt Hakan Kayal.

Ziel: Sternsensor für Kleinstsatelliten

Sternsensoren werden in den meisten größeren Satelliten bereits eingesetzt. Ein Sternsensor für Kleinstsatelliten soll nun unter dem Namen STELLA an der Universität Würzburg in zwei Jahren bis zur Flugreife entwickelt und gebaut werden. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) fördert das Vorhaben von Hakan Kayal mit knapp einer halben Million Euro. An dem Projekt wirken zwei wissenschaftliche Mitarbeiter und vier studentische Hilfskräfte mit. Weitere Studierende sollen mit Master- oder Bachelor-Arbeiten beteiligt sein. Ein neuer Bachelor-Studiengang zum Thema Luft- und Raumfahrtinformatik startet an der Uni Würzburg zum Wintersemester 2009/10.

"Der neue Sternsensor wird die Anwendungsmöglichkeiten von Pico- und Nanosatelliten erheblich verbessern", so die Prognose des Würzburger Professors. Pico- und Nanosatelliten sind der gängigen Klassifizierung zufolge Satelliten mit einem Gewicht von 0,1 bis 1 Kilogramm (Pico) oder von 1 bis 10 Kilogramm (Nano).

Weltraumschrott im Orbit aufspüren

Mit dem Sternsensor will das Würzburger Team später Forschungen angehen, bei denen die Bilddatenverarbeitung an Bord eine Rolle spielt. Um die autonome Zielplanung von Satelliten soll es zum Beispiel gehen oder um das Aufspüren von Weltraumschrott im Orbit.

Letzteres Thema gilt als dringlich: Die Gefahr, dass Satelliten im Orbit von Schrottteilen beschädigt werden, hat sich in den vergangenen Jahren deutlich erhöht, wie Hakan Kayal sagt. Gestiegen ist gleichzeitig die Abhängigkeit der Menschen von der Infrastruktur im Orbit - ob es nun um Kommunikation, Navigation oder Erdbeobachtung geht.

Bislang existiert kein europäisches System zur Überwachung der Vorgänge im Weltraum. Erst kürzlich hat darum die Europäische Weltraumagentur ESA ein neues Programm gestartet: Es soll Europa unabhängig von anderen in die Lage versetzen, alle Objekte in der Umlaufbahn zu finden und mögliche Gefahren für den Betrieb der eigenen Satelliten abzuschätzen oder zu vermeiden. Zu dieser Aufgabe will auch Professor Kayal seinen Beitrag leisten.

Kontakt

Prof. Dr. Hakan Kayal, T (0931) 31-86649, kayal@informatik.uni-wuerzburg.de

Hakan Kayal ist seit April 2008 Professor für Spacecraft Control and System Design am Lehrstuhl für Technische Informatik (Robotik und Telematik) der Universität Würzburg.

Robert Emmerich | idw
Weitere Informationen:
http://idw-online.de/pages/de/news268341
http://www.uni-wuerzburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Forscher studieren molekulare Konversion auf einer Zeitskala von wenigen Femtosekunden
19.10.2017 | Forschungsverbund Berlin e.V.

nachricht Gravitationswellen: Sternenglanz für Jenaer Forscher
19.10.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Aufräumen? Nicht ohne Helfer

19.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Biotinte für den Druck gewebeähnlicher Strukturen

19.10.2017 | Materialwissenschaften

Forscher studieren molekulare Konversion auf einer Zeitskala von wenigen Femtosekunden

19.10.2017 | Physik Astronomie